寧夏電網(wǎng)覆冰積雪閃絡(luò)事故的分析及對(duì)策

韓四滿 李秀廣

（1.寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，銀川 750021；2.寧夏電力公司電力科學(xué)研究院，銀川 750011）

覆冰積雪是一種正常的自然現(xiàn)象，然而對(duì)于輸變電設(shè)備來(lái)說(shuō)則是一種自然災(zāi)害。嚴(yán)重覆冰積雪會(huì)引起輸變電設(shè)備的機(jī)械和電氣性能降低。因覆冰積雪引發(fā)輸變電設(shè)備的事故頻繁發(fā)生，已嚴(yán)重威脅了電網(wǎng)的安全運(yùn)行，并造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自20世紀(jì)50年代以來(lái)，中國(guó)輸變電設(shè)備發(fā)生的覆冰積雪事故上千次[1-2]。

寧夏地區(qū) 2012年以來(lái)發(fā)生兩起因覆冰積雪引發(fā)絕緣子閃絡(luò)的事故。1月19日，關(guān)帝220kV變電站2號(hào)主變35kV側(cè)母線橋支柱絕緣子由于積雪融化引起冰串貫通造成A、B、C三相接地短路，2號(hào)主變跳閘；4月11日徐家莊330kV變電站30531蓮徐I線、30532蓮徐II線、30623川徐I線跳閘。這兩起閃絡(luò)事故成因相同，類(lèi)似的氣候條件在寧夏發(fā)生的頻率越來(lái)越高，必須針對(duì)覆冰積雪危害采取針對(duì)性的措施，現(xiàn)以徐家莊為例進(jìn)行分析。

1 事故簡(jiǎn)介

2012年4月11日12時(shí)29分，330kV徐家莊變電站30532蓮徐II線B相發(fā)生單相接地故障，開(kāi)關(guān)跳閘重合成功；12時(shí)45分徐川I線C相發(fā)生單相接地故障，開(kāi)關(guān)跳閘重合成功；12時(shí)47分30532蓮徐II線A相發(fā)生單相接地故障，開(kāi)關(guān)跳閘重合成功；13時(shí)04分30531蓮徐I線B相發(fā)生單相接地故障，開(kāi)關(guān)跳閘重合成功；13時(shí)10分30531蓮徐I線A相發(fā)生單相接地故障，開(kāi)關(guān)跳閘重合成功；跳閘未造成負(fù)荷損失。

徐蓮 I線第一次發(fā)生故障（B相單相接地）同時(shí)，馬蓮臺(tái)電廠2#主變高壓側(cè)中性點(diǎn)放電間隙擊穿，高壓側(cè)間隙零序過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，馬蓮臺(tái)電廠2#主變跳閘。跳閘前一次設(shè)備運(yùn)行方式如圖1所示：徐家莊變330kV I母、II母運(yùn)行，蓮徐I線、蓮徐II線、月徐I線、月徐II線、徐鋁I線、徐鋁II線、柳徐I線、柳徐II線、川徐I線、川徐II線、1#主變、2#主變處運(yùn)行狀態(tài)，110kV I母、II母運(yùn)行。

圖1 跳閘前一次設(shè)備運(yùn)行方式

跳閘線路在發(fā)生故障前的負(fù)荷情況：蓮徐 I線電流 320A，有功 190MW；蓮徐 II線電流 323A，有功192MW；川徐I線電流640A，有功380MW；川徐 II線電流 652A，有功 390MW。故障發(fā)生后30532徐蓮II線、30531徐蓮I線、30623川徐I線，斷路器相繼跳開(kāi)，但由于均為雙回線供電且各故障線路均重合成功，并未損失負(fù)荷。

2 事故現(xiàn)場(chǎng)檢查

徐家莊線路相繼跳閘后，經(jīng)檢查站外線路，未發(fā)現(xiàn)異常情況。

站內(nèi)經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)30531蓮徐I線A相、B相線路CVT，30532蓮徐II線A相、B相線路CVT，30623川徐I線C相線路CVT，法蘭處及套管所涂的防污閃涂料均有不同程度的沿面放電痕跡，且放電痕跡相似，均為同一方向從上到下貫穿性放電。其他設(shè)備外觀檢查無(wú)放電痕跡，但傘裙表面均有不同程度覆冰積雪。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步檢查分析，當(dāng)天如圖2、圖3所示，紅色標(biāo)記為放電痕跡處。

圖2 發(fā)生閃絡(luò)的CVT

圖3 發(fā)生閃絡(luò)的CVT

3 事故分析

造成徐家莊變電站CVT閃絡(luò)的原因較多，客觀上大雪天氣為主要誘發(fā)因素，調(diào)爬未完全到位的問(wèn)題也有影響，其他因素則需進(jìn)一步分析。

3.1 不利的氣象條件

銀川市氣象臺(tái)2012年4月11日08時(shí)40分發(fā)布暴雪橙色預(yù)警信號(hào)：銀川市出現(xiàn)降雪天氣，預(yù)計(jì)未來(lái)12h內(nèi)降雪將持續(xù)并增強(qiáng)。徐家莊變電站距離銀川市 30km左右，當(dāng)天天氣惡劣，且室外溫度高于水溶點(diǎn)（當(dāng)天最高溫度4℃），設(shè)備附著積雪呈現(xiàn)出半融冰狀態(tài)，變電站設(shè)備的套管傘裙亦附著大量溶積冰雪，如圖4所示。當(dāng)積雪溶融部分從線路電壓互感器頂部滑落時(shí)，與下部傘群容積冰雪形成通路，導(dǎo)致一次高壓部分對(duì)地放電，線路發(fā)生單相接地故障，引起線路保護(hù)動(dòng)作跳閘。放電時(shí)產(chǎn)生的電弧灼傷套管表面涂刷的防污閃涂料，并在套管法蘭處及傘裙留下放電痕跡。

圖4 大雪天氣變電站設(shè)備覆冰積雪情況

根據(jù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)支柱絕緣子及懸掛式絕緣子在清潔、覆冰、積雪、等條件下的擊穿電壓不同，從試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)覆冰及積雪時(shí)擊穿電壓明顯下降，尤其是在冰雪處于融化或潮濕狀態(tài)時(shí)，其耐壓強(qiáng)度降低很多，這與理論分析是一致的，表 1是 10kV絕緣子在不同條件下的閃絡(luò)電壓[3]。

表1 10kV絕緣子在不同條件下的閃絡(luò)電壓

3.2 外絕緣調(diào)整未到位

發(fā)生閃絡(luò)的電壓互感器型號(hào)、廠家、批次均相同。生產(chǎn)廠家：上海MWB互感器有限公司；設(shè)備型號(hào)：TEMP-330IU；出廠日期：2005-07-01；爬電比距：27mm/kV。

徐家莊變電站于2005年投運(yùn)，當(dāng)時(shí)處于c級(jí)污區(qū)等級(jí)，設(shè)備設(shè)計(jì)選型的爬電比距為27mm/kV，c級(jí)污區(qū)統(tǒng)一爬電比距為31.5～39.4mm/kV，投運(yùn)時(shí)即涂刷防污閃涂料，其理論爬電比距可滿足當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)防污要求。

寧夏地區(qū)是我國(guó)重要能源資源存儲(chǔ)區(qū)，又是經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后，生態(tài)較為脆弱的地區(qū)，近年來(lái)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，但是是以高能耗高污染為代價(jià)的。隨著寧東能源基地近年來(lái)迅速發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)污穢度越來(lái)越嚴(yán)重。2007年徐家莊變電站所在區(qū)域污區(qū)等級(jí)調(diào)整為d級(jí)，d級(jí)污區(qū)統(tǒng)一爬電比距為 39.4～50.4mm/kV，由于設(shè)備已涂覆了防污閃涂料，亦滿足防污要求。2011年徐家莊變電站所在區(qū)域污區(qū)等級(jí)調(diào)整為 e級(jí)，e級(jí)污區(qū)統(tǒng)一爬電比距為50.4～59.8 mm/kV，其爬電比距已不滿足防污要求。

3.3 其他原因

1）發(fā)生閃絡(luò)的CVT雖然采用防污型傘裙的支柱絕緣子，但是相比較其他支柱絕緣子而言，傘間距較小。

2）防污閃涂覆時(shí)間較長(zhǎng)，防污閃涂料的作用也隨時(shí)間有所降低絕緣子表面臟污。

3）涂覆防污閃涂料使支柱絕緣子表面變得粗糙，更容易覆冰積雪。

4 防范措施

4.1 加強(qiáng)對(duì)異常天氣的監(jiān)測(cè)和預(yù)警

目前對(duì)造成輸變電設(shè)備覆冰積雪的氣象研究比較成熟，建議加強(qiáng)與氣象部門(mén)合作，對(duì)可能形成覆冰積雪的異常氣候條件做好監(jiān)測(cè)與預(yù)警工作，以便采取有效地防護(hù)措施。做好冰（雪）閃事故預(yù)案的制定與落實(shí)工作針對(duì)發(fā)生冰（雪）閃幾率大的變電站，加強(qiáng)聯(lián)合反事故演習(xí)工作，切實(shí)做到有備無(wú)患[4-5]。

4.2 及時(shí)調(diào)整設(shè)備爬距

依據(jù)最新版《寧夏電力系統(tǒng)污區(qū)分布圖》對(duì)設(shè)備進(jìn)行外絕緣校核，對(duì)于不滿足運(yùn)行的輸變電設(shè)備制定調(diào)爬方案并予以實(shí)施。

具體措施有以下幾點(diǎn)：

1）當(dāng)支柱瓷瓶或瓷套統(tǒng)一爬電比距不滿足要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行涂覆防污閃涂料處理，或結(jié)合設(shè)備改造選用大爬距設(shè)備。

2）運(yùn)行條件滿足要求時(shí)，即使電瓷外絕緣配置符合要求，對(duì)處于c級(jí)污穢區(qū)的電瓷絕緣設(shè)備，可做涂敷防污閃涂料處理；處于d級(jí)污穢區(qū)的電瓷絕緣設(shè)備，宜做涂敷防污閃涂料處理；對(duì)于e級(jí)污穢區(qū)的所有戶外電瓷絕緣設(shè)備，應(yīng)做涂敷防污閃涂料處理。

3）對(duì)于涂敷了防污閃涂料的電瓷設(shè)備，若其統(tǒng)一爬電比距的 1.5倍仍然不能滿足所在污穢區(qū)外絕緣配置要求時(shí)，應(yīng)同時(shí)加裝增爬裙。

4.3 帶電清掃設(shè)備絕緣子

寧夏地區(qū)夏季降雨較少，設(shè)備積污很快，為了保證供電可靠性進(jìn)行停電清掃難以滿足外絕緣要求，應(yīng)大力開(kāi)展帶電清掃的研究與推廣工作。

4.4 使用防覆冰積雪的涂料

在防污閃涂料的基礎(chǔ)上，應(yīng)大力開(kāi)展防覆冰積雪涂料的研究與開(kāi)發(fā)工作，從根本上防止絕緣子覆冰和積雪。

5 結(jié)論

本文分析了徐家莊變電站線路跳閘原因，并提出了相應(yīng)的防范措施，導(dǎo)致絕緣子覆冰積雪的因素很多，應(yīng)建立更準(zhǔn)確的模型來(lái)描述覆冰積雪的機(jī)理，為設(shè)計(jì)提供依據(jù)，監(jiān)視輸變電設(shè)備運(yùn)行和預(yù)警，研制出更加有效地防覆冰積雪的技術(shù)及裝置，加強(qiáng)管理并建立有效地防覆冰積雪體系。

[1] 王少華.輸電線路典型覆冰事故及防治技術(shù)分析[J].高壓電器,2010,46(10)：85-89.

[2] 周華敏,彭向陽(yáng),等.絕緣子覆冰閃絡(luò)的主要影響因素分析[J].廣東電力,2011,24(11)：11-15.

[3] 董恩伏.冰雪條件下戶外絕緣子的電場(chǎng)特性[J].東北電力技術(shù),2002(12)：17-21.

[4] 劉向東,林莘,徐建源.冰雪條件下戶外絕緣子性能的測(cè)試與研究[J].沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2002,24(1)：26-29.

[5] 崔吉峰,劉亞新.輸電線路絕緣子冰閃的成因分析和防范措施[J].高電壓技術(shù),2004,30(5)：60-61.